(57)【要約】【課題】  誘電体積層膜を構成する各層に膜厚のばらつきが発生した場合でも、ピーク波長のばらつきを小さく抑えることができる発光装置、この発光装置を用いた露光ヘッド、およびこの露光ヘッドを用いた記録装置を提供すること。【解決手段】  有機ＥＬ素子１０は、陽極層１２と基板１１との間に、第１の誘電体２１としてのシリコン窒化膜と第２の誘電体２２としてのシリコン酸化膜がｎ層ずつ交互に積層された誘電体積層膜２０が形成され、誘電体積層膜２０が光共振器３０として機能する。この光共振器３０において、所定位置の第１の誘電体２１および第２の誘電体２２については他の第１の誘電体２２および第２の誘電体２２と厚さを相違させておく。【選択図】    図２
2006269324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体と第２の誘電体を各々ｎ層ずつ交互に積層した誘電体積層膜を備えた光共振器が構成された発光素子を有する発光装置において、
前記第１の誘電体のうち、一方端からｍ層目の第１の誘電体の厚さをｄAMとし、その他の第１の誘電体の厚さをｄAとし、
前記第２の誘電体のうち、一方端からｍ層目の第２の誘電体の厚さをｄBMとし、その他の第２の誘電体の厚さをｄBとしたとき、
ｍ、ｄAM、ｄA、ｄBM、ｄBは、下記の条件
１≦ｍ≦ｎ
ｄAM≠ｄA
ｄBM≠ｄB
を満たしていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、ｄAM、ｄA、ｄBM、ｄBは、下記の条件
ｄA＜ｄB
ｄAM＞ｄA
ｄBM＜ｄB
を満たしていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２において、ｎ、ｍは下記の条件
ｍ≒（ｎ＋１）／２
を満たしていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第１の誘電体は、前記第２の誘電体に比較して屈折率が高いことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４において、前記第１の誘電体は、シリコン窒化物あるいはチタン酸化物であり、前記第２の誘電体は、シリコン酸化物を主成分とすることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の発光装置を備えた露光ヘッドであって、前記発光素子を複数、備えた発光装置を光源とし、前記発光素子から出射された光を結像させるロッドレンズアレイを備えていることを特徴とする露光ヘッド。
【請求項８】
請求項７に露光ヘッドを備えた記録装置であって、前記発光素子から出射された光が前記ロッドレンズアレイを介して結像される感光体ドラムを備えていることを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光共振器を備えた発光素子を有する発光装置、この発光装置を用いた露光ヘッド、およびこの露光ヘッドを用いた記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤアレイや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ／Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を用いた発光装置をページプリンタなどの記録装置において、露光ヘッドの光源として用いることが提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
また、誘電体積層膜を用いた光共振器を備えた有機ＥＬ素子を用いた記録装置も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平７−１２８７４８号公報
【特許文献２】特開平９−１２３５２３号公報
【特許文献３】特開２００２−２９０９３号公報
【特許文献４】特開２００１−７１５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献４においても、誘電体積層膜を用いた光共振器を備えた有機ＥＬ素子を光源として用いた場合に以下の問題点が発生することは開示されておらず、それを解消可能な構成も開示されていない。
【０００５】
有機ＥＬ素子は、概ね、図６に示すように、基板１１上に、陽極層１２、正孔輸送層１３、発光層１４、反射性を備えた陰極層１５がこの順に形成されている。陽極層１２と基板１１との間には、第１の誘電体２１としてのシリコン窒化膜と第２の誘電体２２としてのシリコン酸化膜が交互に積層された誘電体積層膜２０が形成されている。ここで、多数のシリコン窒化膜はいずも膜厚が等しく、多数のシリコン酸化膜はいずも膜厚が等しい。このように構成した誘電体積層膜２０は、光共振器３０として機能する。従って、図７に示すスペクトルをもって有機ＥＬ素子１０で内部発光された光を、図８（ａ）に示すスペクトルをもった光として取り出すことができる。
【０００６】
このように構成した発光装置を用いた露光ヘッドでは、有機ＥＬ素子から出射された光をロッドレンズアレイを介して感光体ドラムに結像させるが、ロッドレンズアレイに用いたレンズの屈折率は波長分散が大きい。従って、有機ＥＬ素子から出射される光については、図８（ａ）に示すように発光スペクトルの半値幅を３５ｎｍ程度にまで狭めれば、かかるレンズを用いても結像のボケをなくすことができる。すなわち、図７に示すスペクトルの半値幅（λ2−λ1）を、図８（ａ）に示すように、３５ｎｍ（λ2＝６５１ｎｍ、λ1＝６１６ｎｍ）まで狭めれば、レンズの波長λ1における屈折率ｎ（λ1）が１．６３４６で、レンズの波長λ2における屈折率ｎ（λ2）が１．６３２１であるので、
ｎ（λ1）／ｎ（λ2）＝１．００２≒１
となる。
【０００７】
しかしながら、発光スペクトルの半値幅が狭くなるように有機ＥＬ素子を形成すればするほど、量産の際に誘電体積層膜を構成する各層の膜厚にばらつきが発生した場合には、図８（ｂ）に示すように、ピーク波長のばらつきが大きくなってしまうという問題点がある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、誘電体積層膜を構成する各層に膜厚のばらつきが発生した場合でも、ピーク波長のばらつきを小さく抑えることができる発光装置、この発光装置を用いた露光ヘッド、およびこの露光ヘッドを用いた記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、第１の誘電体と第２の誘電体を各々ｎ層ずつ交互に積層した誘電体積層膜を備えた光共振器が構成された発光素子を有する発光装置において、
前記第１の誘電体のうち、一方端からｍ層目の第１の誘電体の厚さをｄAMとし、その他の第１の誘電体の厚さをｄAとし、
前記第２の誘電体のうち、一方端からｍ層目の第２の誘電体の厚さをｄBMとし、その他の第２の誘電体の厚さをｄBとしたとき、
ｍ、ｄAM、ｄA、ｄBM、ｄBは、下記の条件
１≦ｍ≦ｎ
ｄAM≠ｄA
ｄBM≠ｄB
を満たすことを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明は、発明者等が種々検討した結果、到達したものであり、本発明では、誘電体積層膜を構成する第１の誘電体と第２の誘電体を各々、同一の膜厚で構成するのではなく、所定の位置にある第１の誘電体と第２の誘電体とについてはその膜厚を他の層と積極的に相違させているので、誘電体積層膜を構成する各層に膜厚のばらつきが発生してもピーク波長のばらつきを小さく抑えることができる。
【００１１】
本発明において、ｄAM、ｄA、ｄBM、ｄBは、下記の条件
ｄA＜ｄB
ｄAM＞ｄA
ｄBM＜ｄB
を満たすことが好ましい。
【００１２】
本発明において、ｎ、ｍは下記の条件
ｍ≒（ｎ＋１）／２
を満たすことが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記第１の誘電体は、前記第２の誘電体に比較して屈折率が高いことが好ましい。例えば、前記第１の誘電体は、シリコン窒化物あるいはチタン酸化物であり、前記第２の誘電体は、シリコン酸化物を主成分とすることが好ましい。
【００１４】
本発明において、前記発光素子は、例えば、有機ＥＬ素子などのＥＬ素子である。
【００１５】
本発明を適用した発光装置は露光ヘッドに適用でき、この露光ヘッドでは、前記発光素子を複数、備えた発光装置を光源とし、前記発光素子から出射された光を結像させるロッドレンズアレイを備えている。この種のレンズは、屈折率の波長分散が比較的大きいので、本発明によって、ピーク波長の変動を小さく抑えることができれば、露光ヘッドとしての特性を向上することができる。
【００１６】
このような露光ヘッドは記録装置に用いることができ、この記録装置では、前記発光素子から出射された光が前記ロッドレンズアレイを介して感光体ドラムに結像するようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。なお、以下の説明において参照する各図においては、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺が各層や各部材ごとに異なる場合がある。
【００１８】
［実施の形態１］
（記録装置の構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る記録装置（ページプリンタ）の要部を示す斜視図、およびこの記録装置に用いたロッドレンズの屈折率の波長分散を示す説明図である。図１（ａ）において、記録装置１は、光源５およびロッドレンズアレイ７（正立等倍結像光学系）を備えた露光ヘッド９と、光源５から出射された光がロッドレンズアレイ７を介して結像される感光体ドラム３とを有している。ここで、光源５には、後述する有機ＥＬ素子１０を用いた発光装置が用いられ、光源５では、複数の有機ＥＬ素子１０が所定の方向に配列されている。このように構成した露光ヘッド９に用いられるロッドレンズ７１は、図１（ｂ）に示すように、屈折率の波長分散が比較的大きいため、有機ＥＬ素子１０から出射される光に対しては、ピーク波長が安定していることが求められる。
【００１９】
（有機ＥＬ素子の構成）
図２は、本発明を適用した有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。図２に示すように、有機ＥＬ素子１０は、ガラスなどの透明な基板１１上に、ＩＴＯなどからなる陽極層１２、有機材料からなる正孔輸送層１３（有機機能層）、有機材料からなる発光層１４（有機機能層）、アルミニウムや銀などの反射性を備えた金属層からなる陰極層１５がこの順に形成されている。陽極層１２と基板１１との間には、第１の誘電体２１としてのシリコン窒化膜と第２の誘電体２２としてのシリコン酸化膜がｎ層ずつ交互に積層された誘電体積層膜２０が形成されている。
【００２０】
ここで、第１の誘電体２１は、第２の誘電体２２に比較して屈折率が高い。例えば、波長６３０ｎｍの光における第１の誘電体２１（シリコン窒化膜）の屈折率は１．８７であり、第２の誘電体２２（シリコン酸化膜）の屈折率は１．４５である。
【００２１】
このように構成した有機ＥＬ素子１０では、誘電体積層膜２０が光共振器３０として機能する。従って、本形態の有機ＥＬ素子１０では、図７および図８（ａ）を参照して説明したように、光共振器３０の光学長が半波長の整数倍に相当する光の色度を向上させることができる。
【００２２】
（膜厚の設定）
このように構成した有機ＥＬ素子１０において、本形態では、第１の誘電体２１のうち、基板１１側からｍ層目の第１の誘電体２１の厚さをｄAMとし、その他の第１の誘電体２１の厚さをｄAとし、第２の誘電体２２のうち、基板１１側からｍ層目の第２の誘電体２２の厚さをｄBMとし、その他の第２の誘電体２２の厚さをｄBとしたとき、
ｍ、ｄAM、ｄA、ｄBM、ｄBは、下記の条件
１≦ｍ≦ｎ
ｄAM≠ｄA
ｄBM≠ｄB
の全てを満たすように設計されている。本形態では、第１の誘電体２１および第２の誘電体２２が３層ずつ形成され、そのうち、基板１１から２層目の第１の誘電体２１および第２の誘電体２２の厚さを他と相違させてある。より具体的には、以下の条件
ｎ＝３
ｍ＝２
ｄA＝７５ｎｍ
ｄAM＝９５ｎｍ
ｄB＝９５ｎｍ
ｄBM＝１００ｎｍ、
に設定してある。従って、ｄAM、ｄA、ｄBM、ｄBは、下記の条件
ｄA＜ｄB
ｄAM＞ｄA
ｄBM＜ｄB
ｍ≒（ｎ＋１）／２
の全てを満たしている。
【００２３】
（本形態の効果）
図３は、本形態の有機ＥＬ素子において各層が膜厚がばらついたときのスペクトルを示す説明図である。
【００２４】
本形態の有機ＥＬ素子１０において、第１の誘電体２１および第２の誘電体２２の膜厚が±１０％ずれた場合に有機ＥＬ素子１０から出射されるスペクトラムを計算により算出した結果を同一のグラフ上に表したところ、図３に示す結果が得られた。その結果によれば、ピーク波長は６３０．９ｎｍであり、そのバラツキは３σで６．９ｎｍであった。
【００２５】
これに対して、図６を参照して説明した従来の有機ＥＬ素子１０において、第１の誘電体２１および第２の誘電体２２の膜厚が±１０％ずれた場合に有機ＥＬ素子１０から出射されるスペクトラムを計算により算出した結果を同一のグラフ上に表したところ、図８（ｂ）示す結果が得られた。その結果によれば、ピーク波長は６３１．７ｎｍであり、そのバラツキは３σで８．４ｎｍであった。
【００２６】
このように本形態によれば、誘電体積層膜２０を構成する各層に膜厚のばらつきが発生した場合でも、ピーク波長のばらつきを小さく抑えることができる。それ故、露光ヘッド９および記録装置１において、１つの露光ヘッド９内における光出射のばらつき幅を抑えることができるので、印字ムラが発生しないなど、特性の向上を図ることができる。また、露光ヘッド９および記録装置１を製造する際の製造マージンが広がるため、歩留まりの向上を図ることができる。
【００２７】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。なお、本形態および後述する実施の形態３は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００２８】
図４に示すように、本形態の有機ＥＬ素子１０も、実施の形態１と同様、ガラスなどの透明な基板１１上に、ＩＴＯなどからなる陽極層１２、有機材料からなる正孔輸送層１３（有機機能層）、有機材料からなる発光層１４（有機機能層）、アルミニウムや銀などの反射性を備えた金属層からなる陰極層１５がこの順に形成されている。陽極層１２と基板１１との間には、第１の誘電体２１としてのシリコン窒化膜と第２の誘電体２２としてのシリコン酸化膜がｎ層ずつ交互に積層された誘電体積層膜２０が形成され、誘電体積層膜２０が光共振器３０として機能する。
【００２９】
このように構成した有機ＥＬ素子１０において、本形態でも、第１の誘電体２１のうち、基板１１側からｍ層目の第１の誘電体２１の厚さをｄAMとし、その他の第１の誘電体２１の厚さをｄAとし、第２の誘電体２２のうち、基板１１側からｍ層目の第２の誘電体２２の厚さをｄBMとし、その他の第２の誘電体２２の厚さをｄBとしたとき、
ｍ、ｄAM、ｄA、ｄBM、ｄBは、下記の条件
１≦ｍ≦ｎ
ｄAM≠ｄA
ｄBM≠ｄB
の全てを満たすように設計されている。すなわち、本形態では、第１の誘電体２１および第２の誘電体２２が３層ずつ形成され、そのうち、基板１１から１層目（ｍ＝１、発光層１４から最も離れた位置）の第１の誘電体２１および第２の誘電体２２の厚さを他と相違させてある。
【００３０】
より具体的には、表１に示すように、
ｎ＝３
ｍ＝１
ｄA＝７５ｎｍ
ｄAM＝５５〜９５ｎｍ
ｄB＝１２０ｎｍ
ｄBM＝１００〜１４０ｎｍ
に設定し、ｄAM、ｄBMを変えた場合のピーク波長のばらつき（３σ）を求めた。なお、表１においてｃａｓｅ５は従来条件に相当する。
【００３１】
【表１】
2006269324.tif 000003
【００３２】
表１から分かるように、以下の条件
ｍ≒（ｎ＋１）／２
を満たさない場合でも、ｃａｓｅ７のように、以下の条件
ｄA＜ｄB
ｄAM＞ｄA
ｄBM＜ｄB
を満せば、ピーク波長のばらつき（３σ）を小さくすることができる。
【００３３】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。図５に示すように、本形態の有機ＥＬ素子１０も、実施の形態１と同様、ガラスなどの透明な基板１１上に、ＩＴＯなどからなる陽極層１２、有機材料からなる正孔輸送層１３（有機機能層）、有機材料からなる発光層１４（有機機能層）、アルミニウムや銀などの反射性を備えた金属層からなる陰極層１５がこの順に形成されている。陽極層１２と基板１１との間には、第１の誘電体２１としてのシリコン窒化膜と第２の誘電体２２としてのシリコン酸化膜がｎ層ずつ交互に積層された誘電体積層膜２０が形成され、誘電体積層膜２０が光共振器３０として機能する。
【００３４】
このように構成した有機ＥＬ素子１０において、本形態でも、第１の誘電体２１のうち、基板１１側からｍ層目の第１の誘電体２１の厚さをｄAMとし、その他の第１の誘電体２１の厚さをｄAとし、第２の誘電体２２のうち、基板１１側からｍ層目の第２の誘電体２２の厚さをｄBMとし、その他の第２の誘電体２２の厚さをｄBとしたとき、
ｍ、ｄAM、ｄA、ｄBM、ｄBは、下記の条件
１≦ｍ≦ｎ
ｄAM≠ｄA
ｄBM≠ｄB
の全てを満たすように設計されている。すなわち、本形態では、第１の誘電体２１および第２の誘電体２２が３層ずつ形成され、そのうち、基板１１から２層目（ｍ＝２、共振器中心位置）の第１の誘電体２１および第２の誘電体２２の厚さを他と相違させてある。
【００３５】
より具体的には、表２に示すように、
ｎ＝３
ｍ＝２
ｄA＝７５ｎｍ
ｄAM＝５５〜９５ｎｍ
ｄB＝１２０ｎｍ
ｄBM＝１００〜１４０ｎｍ
に設定し、ｄAM、ｄBMを変えた場合のピーク波長のばらつき（３σ）を求めた。なお、表２においてｃａｓｅ５は従来条件に相当する。
【００３６】
【表２】
2006269324.tif 000004
【００３７】
表２から分かるように、ｄAM、ｄA、ｄBM、ｄBは、下記の条件
ｄA＜ｄB
ｄAM＞ｄA
ｄBM＜ｄB
ｍ≒（ｎ＋１）／２
の全てを満たしており、ｃａｓｅ１１〜１４、およびｃａｓｅ１６〜１９のいずれの条件においても、ピーク波長のばらつき（３σ）を小さくすることができる。
【００３８】
［他の実施の形態］
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る有機ＥＬ装置とその製造方法、並びに電子機器の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、第１の誘電体２１については、シリコン窒化物の他、チタン酸化物を用いることができ、第２の誘電体２２としてシリコン酸化物の他、シリコン酸化物を主成分とする誘電体を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る記録装置の要部を示す斜視図、およびこの記録装置に用いたロッドレンズの屈折率の波長分散を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】図２に示す有機ＥＬ素子において各層が膜厚がばらついたときのスペクトルを示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】従来の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】有機ＥＬ素子での内部発光した光のスペクトルを示す説明図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、従来の有機ＥＬ素子から出射されるスペクトルを示す説明図、および従来の有機ＥＬ素子において各層が膜厚がばらついたときのスペクトルを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・記録装置、３・・感光体ドラム、５・・光源（発光装置）、７・・ロッドレンズアレイ、９・・露光ヘッド、１０・・有機ＥＬ素子、１１・・基板、１２・・陽極層、１３・・正孔輸送層、１４・・発光層、１５・・陰極層、２１・・第１の誘電体、２２・・第２の誘電体、２０・・誘電体積層膜、３０・・光共振器
【図１】
2006269324.tif 000005
【図２】
2006269324.tif 000006
【図３】
2006269324.tif 000007
【図４】
2006269324.tif 000008
【図５】
2006269324.tif 000009
【図６】
2006269324.tif 000010
【図７】
2006269324.tif 000011
【図８】
2006269324.tif 000012